Supernowe Ia i kosmologia

Supernowe Ia i kosmologia
Andrzej Odrzywołek
Zakład Teorii Względności i Astrofizyki, Instytut Fizyki UJ
19 kwietnia 2012, czwartek, 17:15
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
1 / 20
Drabina odległości kosmologicznych
1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna)
paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos)
Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki
supernowe typu Ia: odległe galaktyki
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
2 / 20
Drabina odległości kosmologicznych
1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna)
paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos)
Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki
supernowe typu Ia: odległe galaktyki
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
2 / 20
Drabina odległości kosmologicznych
1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna)
paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos)
Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki
supernowe typu Ia: odległe galaktyki
Zdjęcie: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage), H. Schweiker & S. Pakzad NOAO/AURA/NSF
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
2 / 20
Drabina odległości kosmologicznych
1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna)
paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos)
Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki
supernowe typu Ia: odległe galaktyki
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
2 / 20
Drabina odległości kosmologicznych
1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna)
paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos)
Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki
supernowe typu Ia: odległe galaktyki
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
2 / 20
Supernowa typu Ia jako „świeca standardowa”
W pracach Noblistów (Riess, Perlmutter, Schmidt 2011), ich zespołów oraz
współpracujących/konkurujących astrofizyków zastosowano czysto empiryczne
podejście, podobnie jak kilkadziesiąt wcześniej dla Cefeid
Obserwacja kilkunastu supernowych typu Ia w latach 80-tych pozwoliła na odkrycie
kilku równoważnych sposobów kalibracji jasności tzw. Branch-normals
Najbardziej znana jest liniowa
zależność Phillipsa
Bmax ∝ ∆m15 (B)
Jaśniejsze supernowe eksplodują wolniej, co pozwala na
przeskalowanie i redukcję rozrzutu jasności do ∼0.1m .
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
3 / 20
Supernowe Ia jako indykatory odległości (Nobel 2011)
Kasen&Woosley 2007, ApJ, 656 661-665
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
4 / 20
Przykład analizy kosmologicznej
Dane empiryczne to: przesunięcie ku czerwieni z (prędkość „ucieczki”) oraz moduł
odległości µ = m − M (ang. distance modulus)
odległość jasnościowa supernowej dL w parsekach: µ = 5 log10 (dL ) − 5
Założenia: model Friedmanna + brak powolnej ewolucji supernowych Ia w czasie
kosmologicznym
Kalibracja jasności wymaga przeskalowania czasu, a to z kolei uwzględnienia
kosmologicznej dylatacji czasu ∆tobs = (1 + z)∆tfiz
de facto do zmierzonych par {z, dL } fitujemy model o trzech parametrach,
wyrażonych w jednostkach aktualnej gęstości krytycznej ρ = 3H02 /(8πG ):
Ωm − zawartość materii (w tym ciemnej)
(1a)
ΩΛ − stała kosmologiczna vel ciemna energia
(1b)
H0 − stała Hubble’a
c
1+z
√
dL (z) =
sinn
H 0 1 − Ωm − ΩΛ
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Z
0
√
z
p
(1c)
1 − Ωm − ΩΛ dz 0
!
(1 + z 0 )2 (1 + Ωm z 0 ) − z 0 (z 0 + 2)ΩΛ
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
5 / 20
(Amanullah et al. SCP, Ap.J., 2010., obecnie 557 supernowych!)
Do tych danych można dofitować wiele modeli, np: liniowy dL = c z/H0
Jeżeli stała Hubble’a jest wyznaczona poprawnie, geometria jest „płaska”, to przyspieszenie ekspansji
jest ewidentne, oraz Λ 0 (czerwona linia).
Ciekawostka: Wszechświat bez ciemnej energii i ciemnej materii też pasuje (czarna linia) przy
dopuszczalnej wartości H0 =67 km/s/Mpc !
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
6 / 20
Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym?
Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna.
„Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej)
biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż
„osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje
każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej
nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od
podobnej dzisiaj
Konsensus obserwacyjno-teoretyczny
Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów
supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest
kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna)
źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do
„żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków
eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN '
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
M
mp
(∆mCO→Fe ) c 2
PTF Kraków, 19.04.2012
7 / 20
Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym?
Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna.
„Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej)
biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż
„osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje
każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej
nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od
podobnej dzisiaj
Konsensus obserwacyjno-teoretyczny
Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów
supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest
kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna)
źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do
„żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków
eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN '
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
M
mp
(∆mCO→Fe ) c 2
PTF Kraków, 19.04.2012
7 / 20
Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym?
Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna.
„Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej)
biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż
„osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje
każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej
nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od
podobnej dzisiaj
Konsensus obserwacyjno-teoretyczny
Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów
supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest
kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna)
źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do
„żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków
eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN '
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
M
mp
(∆mCO→Fe ) c 2
PTF Kraków, 19.04.2012
7 / 20
Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym?
Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna.
„Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej)
biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż
„osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje
każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej
nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od
podobnej dzisiaj
Konsensus obserwacyjno-teoretyczny
Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów
supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest
kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna)
źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do
„żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków
eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN '
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
M
mp
(∆mCO→Fe ) c 2
PTF Kraków, 19.04.2012
7 / 20
Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym?
Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna.
„Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej)
biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż
„osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje
każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej
nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od
podobnej dzisiaj
Konsensus obserwacyjno-teoretyczny
Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów
supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest
kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna)
źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do
„żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków
eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN '
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
M
mp
(∆mCO→Fe ) c 2
PTF Kraków, 19.04.2012
7 / 20
Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym?
Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna.
„Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej)
biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż
„osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje
każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej
nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od
podobnej dzisiaj
Konsensus obserwacyjno-teoretyczny
Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów
supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest
kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna)
źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do
„żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków
eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN '
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
M
mp
(∆mCO→Fe ) c 2
PTF Kraków, 19.04.2012
7 / 20
Supernowa SN2011fe
24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa
odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent,
PTF)
pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później
najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat:
d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB)
typowa, normalna supernowa typu Ia !
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
8 / 20
Supernowa SN2011fe
24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa
odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent,
PTF)
pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później
najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat:
d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB)
typowa, normalna supernowa typu Ia !
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
8 / 20
Supernowa SN2011fe
24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa
odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent,
PTF)
pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później
najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat:
d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB)
typowa, normalna supernowa typu Ia !
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
8 / 20
Supernowa SN2011fe
24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa
odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent,
PTF)
pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później
najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat:
d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB)
typowa, normalna supernowa typu Ia !
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
8 / 20
Supernowa SN2011fe
24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa
odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent,
PTF)
pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później
najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat:
d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB)
typowa, normalna supernowa typu Ia !
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
8 / 20
Czy ten model zgadza się z obserwacjami SN2011fe ?
Źródło: Mario Hamuy, Nature 480, 328–329 (15 December 2011) doi:10.1038/480328a
Peter E. Nugent, et. al., Supernova SN 2011fe from an exploding carbon–oxygen white dwarf star, 344–347 doi:10.1038/nature10644
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
9 / 20
Na zdjęciach PRZED wybuchem nic nie ma!
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
10 / 20
Wykluczone scenariusze (wczesne obserwacje)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
11 / 20
Progenitor (gwiazda która eksplodowała)
Źródło: Bloom et al. 2012 ApJ 744 L17
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
12 / 20
Co widzimy, a czego oczekujemy w rejonie SN2011fe
Rejon eksplozji, EVLA, radio.
5 amin
Nowa helowa V445 Pup.
M101
N
E
SN2011fe
EVLA
5.9 GHz
Źródło: arXiv:1201.0994v1
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
13 / 20
Wykluczone scenariusze (EVLA, radio)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
14 / 20
Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora
Co wiemy po SN2011fe?
1
supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym
(arXiv:1112.0247, EVLA)
2
progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray)
3
progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K
4
5
system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio)
odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?]
Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO.
Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
15 / 20
Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora
Co wiemy po SN2011fe?
1
supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym
(arXiv:1112.0247, EVLA)
2
progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray)
3
progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K
4
5
system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio)
odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?]
Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO.
Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
15 / 20
Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora
Co wiemy po SN2011fe?
1
supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym
(arXiv:1112.0247, EVLA)
2
progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray)
3
progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K
4
5
system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio)
odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?]
Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO.
Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
15 / 20
Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora
Co wiemy po SN2011fe?
1
supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym
(arXiv:1112.0247, EVLA)
2
progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray)
3
progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K
4
5
system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio)
odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?]
Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO.
Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
15 / 20
Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora
Co wiemy po SN2011fe?
1
supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym
(arXiv:1112.0247, EVLA)
2
progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray)
3
progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K
4
5
system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio)
odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?]
Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO.
Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
15 / 20
Ten model nie zgadza się z obserwacjami SN2011fe !
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
16 / 20
Te modele nie zostały wykluczone, ale brak ich potwierdzenia.
Zródło: Mario Hamuy, Nature 480, 328–329 (15 December 2011) doi:10.1038/480328a
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
17 / 20
Sytuacja po SN2011fe
Możliwe scenariusze teoretyczne
supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO
(węglowo-tlenowych)
1
2
3
4
całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty
emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat
suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej
progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej
progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej
masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób
„normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne,
natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich
renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh ,
detonacja helowego białego karła
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
18 / 20
Sytuacja po SN2011fe
Możliwe scenariusze teoretyczne
supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO
(węglowo-tlenowych)
1
2
3
4
całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty
emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat
suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej
progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej
progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej
masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób
„normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne,
natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich
renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh ,
detonacja helowego białego karła
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
18 / 20
Sytuacja po SN2011fe
Możliwe scenariusze teoretyczne
supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO
(węglowo-tlenowych)
1
2
3
4
całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty
emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat
suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej
progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej
progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej
masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób
„normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne,
natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich
renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh ,
detonacja helowego białego karła
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
18 / 20
Sytuacja po SN2011fe
Możliwe scenariusze teoretyczne
supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO
(węglowo-tlenowych)
1
2
3
4
całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty
emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat
suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej
progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej
progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej
masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób
„normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne,
natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich
renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh ,
detonacja helowego białego karła
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
18 / 20
Sytuacja po SN2011fe
Możliwe scenariusze teoretyczne
supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO
(węglowo-tlenowych)
1
2
3
4
całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty
emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat
suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej
progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej
progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej
masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób
„normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne,
natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich
renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh ,
detonacja helowego białego karła
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
18 / 20
Przypomnienie; fałszywa interpretacja obserwacji Cefeid
To co dotychczas traktowano jako jedną „świecę standardową” (Cefeida)
okazało się dwoma różnymi typami gwiazd.
Skutek: rewizja stałej Hubble’a H0 o rząd wielkości!
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
19 / 20
Konkluzje
1
przypadek SN 2011 fe pokazuje, że:
(I) preferowany kanał eksplozji to merger
LUB/I
(II) istnieją co najmniej dwa kanały eksplozji
2
w przypadku (II) (gdy istnieją dwa podobne zjawiska) ich relatywny wkład do
typu Ia może być zmienny w czasie, a procedura kalibracji różna
3
reaktywacja modeli alternatywnych: dywersyfikacja i radiacja nowych modeli
numerycznych ( http://www.mpa-garching.mpg.de/hydro/NucAstro/ )
dalszy postęp w zrozumieniu supernowych typu Ia i ich związku z kosmologią
zależy od sporadycznych obserwacji pobliskich (d < 10 Mpc) zdarzeń oraz
postępów w symulacjach numerycznych
4
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
20 / 20
Konkluzje
1
przypadek SN 2011 fe pokazuje, że:
(I) preferowany kanał eksplozji to merger
LUB/I
(II) istnieją co najmniej dwa kanały eksplozji
2
w przypadku (II) (gdy istnieją dwa podobne zjawiska) ich relatywny wkład do
typu Ia może być zmienny w czasie, a procedura kalibracji różna
3
reaktywacja modeli alternatywnych: dywersyfikacja i radiacja nowych modeli
numerycznych ( http://www.mpa-garching.mpg.de/hydro/NucAstro/ )
dalszy postęp w zrozumieniu supernowych typu Ia i ich związku z kosmologią
zależy od sporadycznych obserwacji pobliskich (d < 10 Mpc) zdarzeń oraz
postępów w symulacjach numerycznych
4
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
20 / 20
Konkluzje
1
przypadek SN 2011 fe pokazuje, że:
(I) preferowany kanał eksplozji to merger
LUB/I
(II) istnieją co najmniej dwa kanały eksplozji
2
w przypadku (II) (gdy istnieją dwa podobne zjawiska) ich relatywny wkład do
typu Ia może być zmienny w czasie, a procedura kalibracji różna
3
reaktywacja modeli alternatywnych: dywersyfikacja i radiacja nowych modeli
numerycznych ( http://www.mpa-garching.mpg.de/hydro/NucAstro/ )
dalszy postęp w zrozumieniu supernowych typu Ia i ich związku z kosmologią
zależy od sporadycznych obserwacji pobliskich (d < 10 Mpc) zdarzeń oraz
postępów w symulacjach numerycznych
4
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
20 / 20
Konkluzje
1
przypadek SN 2011 fe pokazuje, że:
(I) preferowany kanał eksplozji to merger
LUB/I
(II) istnieją co najmniej dwa kanały eksplozji
2
w przypadku (II) (gdy istnieją dwa podobne zjawiska) ich relatywny wkład do
typu Ia może być zmienny w czasie, a procedura kalibracji różna
3
reaktywacja modeli alternatywnych: dywersyfikacja i radiacja nowych modeli
numerycznych ( http://www.mpa-garching.mpg.de/hydro/NucAstro/ )
dalszy postęp w zrozumieniu supernowych typu Ia i ich związku z kosmologią
zależy od sporadycznych obserwacji pobliskich (d < 10 Mpc) zdarzeń oraz
postępów w symulacjach numerycznych
4
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
20 / 20
Slajdy dodatkowe
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
1/5
połączenie 3 głównych źródeł
informacji o Wszechświecie:
— supernowych Ia
(SNe)
A. —
Odrzywołek
(ZTWiA, IFUJ)
formowania
się struktur Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
2/5
połączenie 3 głównych źródeł
informacji o Wszechświecie:
— supernowych Ia
(SNe)
A. —
Odrzywołek
(ZTWiA, IFUJ)
formowania
się struktur Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
2/5
Czego należy spodziewać się w okolicy SN Ia ?
Nowa helowa V445 Pup po eksplozji (2005-2007)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
3/5
Czego należy spodziewać się w okolicy SN Ia ?
Nowa helowa V445 Pup po eksplozji (2005-2007)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
3/5
Czego należy spodziewać się w okolicy SN Ia ?
Nowa helowa V445 Pup po eksplozji (2005-2007)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
3/5
Czego należy spodziewać się w okolicy SN Ia ?
Nowa helowa V445 Pup po eksplozji (2005-2007)
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
3/5
H0 versus Λ
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
4/5
H0 versus Λ
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
4/5
A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ)
Supernowe Ia i kosmologia
PTF Kraków, 19.04.2012
5/5